JP2009084096A - Apparatus and method for cutting glass - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はガラス切断装置及び方法に関し、特にガラス板に形成するクラックの伸長を制御して、安定的にガラス板の切断が可能なガラス切断装置及び方法に関する。 The present invention relates to a glass cutting device and method, and more particularly to a glass cutting device and method capable of stably cutting a glass plate by controlling the extension of cracks formed in the glass plate.
液晶表示パネル及びプラズマディスプレイパネルのフラットディスプレイパネルの製造時等には、1枚のガラス基板の上に表示素子及び回路を形成し、所定の分割線に沿って分割することにより、1枚のガラス基板から複数枚のパネルを取り出している。このパネルとしては、電極等の金属が形成された1対のガラス基板を接着剤等で貼り合せたものであり、レーザ切断装置は、このような貼り合わせガラスの他、他の脆性材料等の切断にも使用されている。 When manufacturing a flat display panel such as a liquid crystal display panel and a plasma display panel, a display element and a circuit are formed on a single glass substrate and divided along a predetermined dividing line to thereby form a single glass. A plurality of panels are taken out from the substrate. As this panel, a pair of glass substrates on which a metal such as an electrode is formed is bonded with an adhesive or the like, and the laser cutting apparatus is not limited to such a bonded glass but other brittle materials, etc. It is also used for cutting.
図5は従来のCO2レーザを使用したガラスの切断方法を示している。ガラス基板50の切断開始端部51に、ホイールカッタを用いて切れ込みを形成する。そして、ガラスを透過しないCO2レーザ60等の赤外線レーザを、ガラス基板50の表面に照射しながら、CO2レーザをガラス基板50に対し相対的に走査し、このレーザ照射部の後方の近傍を純水等の冷却材65により急冷する。これにより、ガラス基板50の表面に熱応力を発生させてスクライブ線55を形成し、その後、ガラス基板50にブレイク力を印加してガラス基板50を撓ませることにより、ガラス基板50をスクライブ線55に沿って割断する。
FIG. 5 shows a glass cutting method using a conventional CO 2 laser. A cut is formed in the cutting
特許文献1には、放射ビームの照射により脆性非金属材料の軟化点よりも低い温度に前記脆性非金属の表面を過熱し、過熱されたターゲット領域より後方の所定距離離れた位置にある領域に冷媒を供給し、放射ビームと脆性非金属材料本体との相対的な移動速度を、ビームスポットの寸法及び前記所定距離等に基づいて規定する脆性非金属材料の分断方法が開示されている。 In Patent Document 1, the surface of the brittle nonmetallic material is superheated to a temperature lower than the softening point of the brittle nonmetallic material by irradiation of a radiation beam, and the region is located at a position a predetermined distance behind the overheated target region. There is disclosed a method for dividing a brittle non-metallic material by supplying a coolant and defining a relative moving speed between the radiation beam and the brittle non-metallic material main body based on the size of the beam spot and the predetermined distance.
しかし、それぞれのガラス板には、内部応力の程度の違いや、物性のばらつき等が存在し、同条件でガラス板を切断した場合も、その出来上がりに違いが生じる。そのため、ガラス板の安定的な切断を実現するため、レーザ照射によるクラックの伸長を制御して良好なクラックを形成する必要がある。上述したように、水等の冷却材を使用してクラックの伸長の制御を行う場合、水の処理に手間がかかり、また、ガラス板を2枚重ねて切断する場合に下側に配されたガラス板の冷却が出来ない、という問題があった。 However, each glass plate has a difference in the degree of internal stress, a variation in physical properties, and the like, and even when the glass plate is cut under the same conditions, a difference in the result is produced. Therefore, in order to realize stable cutting of the glass plate, it is necessary to form a good crack by controlling the extension of the crack due to laser irradiation. As described above, when controlling the extension of cracks using a coolant such as water, it takes time to treat the water, and it is arranged on the lower side when two glass plates are cut and stacked. There was a problem that the glass plate could not be cooled.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、ガラス板に形成されたクラックの伸長を直接測定して、この測定結果をレーザ光とガラス板との相対速度に反映することにより、ガラス板に伸長するクラックの制御を行い、良好なクラックを形成することができるガラス切断装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and by directly measuring the elongation of cracks formed in the glass plate, the measurement result is reflected in the relative speed between the laser beam and the glass plate. An object of the present invention is to provide a glass cutting device and method capable of controlling cracks extending in a glass plate and forming good cracks.
本発明に係るガラス切断装置は、レーザ光を発振するレーザ光発振部と、切断対象のガラス板の所定の切断線に沿って前記レーザ発振部からのレーザ光の照射部を走査させるレーザ光走査部と、前記レーザ光の照射により前記ガラス板に生じたクラックの先端位置を検出するセンサと、前記ガラス板を前記照射部に相対的に移動させるときの移動速度を前記センサにより検出されたクラック先端位置が前記レーザ光の照射部により決まる前記クラック先端の適正位置に追随するように制御する制御部と、を有することを特徴とする。 A glass cutting device according to the present invention includes a laser beam scanning unit that scans a laser beam oscillation unit that oscillates a laser beam and a laser beam irradiation unit from the laser oscillation unit along a predetermined cutting line of a glass plate to be cut. , A sensor for detecting a tip position of a crack generated in the glass plate by the irradiation of the laser beam, and a crack detected by the sensor for moving speed when the glass plate is moved relative to the irradiation unit. And a control unit for controlling the tip position to follow the appropriate position of the crack tip determined by the laser beam irradiation unit.
また、前記制御部は、前記クラックの始端部においては、前記ガラス板と前記照射部との相対的な移動速度を、前記クラックの伸長とは無関係に所定値まで上昇させることを特徴とする。 The control unit may increase the relative movement speed between the glass plate and the irradiation unit to a predetermined value regardless of elongation of the crack at the start end of the crack.
また、前記制御部は、前記ガラス板と前記照射部との相対的な移動速度の許容上限値と許容下限値との間で、前記クラックの先端位置が前記照射部を追い越すことがないように制御することを特徴とする。 In addition, the control unit may prevent the tip position of the crack from overtaking the irradiation unit between an allowable upper limit value and an allowable lower limit value of a relative moving speed between the glass plate and the irradiation unit. It is characterized by controlling.
本発明に係るガラス切断方法は、レーザ光を切断対象のガラス板に照射し、所定の切断線に沿ってレーザ光の照射部を走査することにより、前記ガラス板を切断するガラス切断方法において、前記レーザ光の照射により前記ガラス板に生じたクラックの先端位置をセンサにより検出する工程と、前記ガラス板を前記照射部に相対的に移動させるときの移動速度を前記センサにより検出されたクラック先端位置が前記レーザ光の照射部により決まる前記クラック先端の適正位置に追随するように制御する工程と、を有することを特徴とする。 In the glass cutting method according to the present invention, the glass plate is cut by irradiating the glass plate to be cut with a laser beam, and scanning the laser light irradiation portion along a predetermined cutting line. A step of detecting a tip position of a crack generated in the glass plate by irradiation of the laser light with a sensor, and a tip of the crack detected by the sensor when moving the glass plate relative to the irradiation unit; And a step of controlling the position so as to follow an appropriate position of the crack tip determined by the laser beam irradiation portion.
また、前記クラックの始端部においては、前記ガラス板と前記照射部との相対的な移動速度を、前記クラックの伸長とは無関係に所定値まで上昇させることを特徴とする。 In addition, the relative movement speed between the glass plate and the irradiating portion is increased to a predetermined value at the starting end portion of the crack regardless of the elongation of the crack.
また、前記ガラス板と前記照射部との相対的な移動速度の許容上限値と許容下限値との間で、前記クラックの先端位置が前記照射部を追い越すことがないように制御することを特徴とする。 Further, it is controlled between the allowable upper limit value and the allowable lower limit value of the relative moving speed between the glass plate and the irradiation unit so that the tip position of the crack does not pass the irradiation unit. And
以上のように本発明によれば、冷却材を用いずに伸長するクラックを制御することができるため、冷却材の処理に手間がかからないという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, it is possible to control a crack that extends without using a coolant, so that there is an effect that it does not take time to process the coolant.
また、クラックの伸長を直接測定してレーザの移動速度に反映させることができるため、より安定したクラックの形成が可能となり、また、ガラス板の切断速度を向上させることができるという効果を奏する。 In addition, since the extension of the crack can be directly measured and reflected in the moving speed of the laser, the formation of a more stable crack can be achieved, and the cutting speed of the glass plate can be improved.
以下、本発明に係るガラス切断装置及び方法を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the glass cutting apparatus and method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係るガラス切断装置及び方法を示した概要図である。このガラス切断装置70は、載置板20と、載置板モータ25と、ボールネジ26と、レーザ出射部30と、センサ40とを備えている。
FIG. 1 is a schematic view showing a glass cutting device and method according to an embodiment of the present invention. The
ガラス板10が載置される載置板20は、下方に図示しない2つのナットを備え、それぞれのナットは、同様に下方に配されたボールネジ26と接続されている。ボールネジ26の一端には、ボールネジ26を任意の方向に回転可能な載置板モータ25が接続されている。この載置板モータ25が任意の回転を行うことにより、載置板20は、図中矢印に沿った任意の一軸方向(左右方向)に移動することができる。なお、載置板20の移動方法は、前記の方法に限定するものではなく、公知の技術から選択することができる。
The
レーザ出射部30は、載置板20の上方に、ガラス板10と対向した位置に取り付けられている。レーザ出射部30は、一定の焦点距離でレーザ光31を出射しながら、ガラス板10の端部に形成された初期クラック形成位置11から、所望の切断線に沿ってレーザ照射位置を走査する。レーザ光照射位置32を走査させるためには、載置板モータ25を回転させて、載置板20と接続したボールネジ26を回転させることにより実現することができる。本実施形態では、図中の矢印の方向(右方向)に載置板20を移動させた場合を示している。
The
レーザ出射部30からレーザ光31がガラス板10に出射されると、所望の切断線を挟んで比較的広い範囲が加熱され、熱応力がガラス板10に発生する。即ち、ガラス板10がレーザ光31の照射を受けてこれを吸収し、この照射部位が発熱する。これにより、この照査部位とその周囲の温度が低い部位との間で、熱膨張の差から熱応力が発生する。そのため、切断線を中心としてその両側に対称に熱応力が形成され、引張応力が発生する。この引張応力がガラス板10の強度を超えると、初期クラックを起点としたクラック12が発生する。そして、レーザ照査位置32が所望の切断線を走査することにより、クラック12が伸長していく。
When the
ガラス板10に伸長するクラック12の先端位置(以下、クラック先端位置13とする)を、レーザ照査位置32に対して適正な位置に維持することにより、均一なクラック12をガラス板10の所望の切断線に形成することができる。そのため、ガラス板10に形成されるクラック先端位置13がクラック先端適正位置15を追随するように、クラックの伸長が制御される。クラック12の伸長を制御するために、本発明に係るガラス切断装置70は、クラック先端位置13を検知するするセンサ40と、センサ40から得られた情報を基に載置板20の移動速度を変化させる載置板モータ25と、これらを制御する制御部100とを備えている。
By maintaining the tip position of the
センサ40は、載置板20の上方に、ガラス板10に対向した位置に配されている。センサ40は、クラック先端位置13を検知し、レーザ光照射位置32との位置関係を明らかにするため、レーザ出射部30に固定的に取り付けるのが望ましい。センサ40はガラス板12を撮影し、撮影された画像を画像処理することにより、クラック先端位置13を把握することができる。その他、センサ40は公知の技術のものから選定することができる。例えば、レーザを発射する変位センサを用いて、クラックの発生により生じる乱反射を感知することによってクラック先端位置13を把握してもよい。
The
クラック先端適正位置15とは、ガラス切断装置70が稼働中のある時点において、レーザ光照射位置32に対して最適なクラック先端位置13を示している。このクラック先端適正位置15は、切断するガラス板10の寸法や、照射するレーザ光31等の特性により経験的に定まる。図1では、クラック先端位置13は、クラック先端適正位置15の+側(図中右側で、クラック12の伸長が遅い場合)に位置した場合を示している。このように、クラック先端位置13がクラック先端適正位置15まで達していない場合は、クラック先端適正位置15に対して+側にあるとする。反対に、クラック先端位置13がクラック先端適正位置15を越えて形成されている場合(図中左側にある場合)は、クラック先端位置13は、クラック先端適正位置15に対して−側にあるとする。
The crack tip
クラック先端位置13がクラック適正位置15と離れている場合、良好なクラックの形成に不具合を生じさせる。例えば、クラック先端位置13が+側に大きく離れた場合、レーザ光31を照射しても、それ以上クラック12が伸長しない。反対に、クラック先端位置13が−側に大きく離れた場合、クラック先端位置13がレーザ光照射位置32を越えて、予想外の方向にクラック12を伸長させる恐れがある。このようなクラック12の伸長に不具合を生じさせず、良好なクラック12を形成するために、制御部100は各装置の制御を行う。
When the
図2は、本発明に係るガラス切断機の構成図を示している。制御部100は、モータドライバ26に指令を出して載置板モータ25を駆動させるとともに、レーザ発振器35に指令を出して、レーザ出射部30からガラス板10にレーザ光を照射する。レーザ光の照射により形成されるクラックの先端位置は、センサ40により検知され、得られた情報は制御部100に送られる。制御部100は、この情報を基にモータドライバ26に指令を出して、クラックの先端位置が適正位置を追随するように、載置板モータ25を駆動する。
FIG. 2 shows a block diagram of a glass cutting machine according to the present invention. The
制御部100は、図示しないプロセッサ、プロセッサによる処理の手順を定義したプログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、ユーザによる適当な数値入力等を受けて実行されるプログラム、及び必要な情報を記憶しておくRAM(Random Access Memory)、を備えている。制御部100は、ROMに記憶されたプログラム、あるいはユーザからの入力等により、レーザ出射部30に出射指令を出し、センサ40から得られた情報を元に、載置板モータ25を駆動制御する。
The
図3は、図1で説明したガラス切断機のクラック制御方法を説明したフローチャートである。以下、本フローチャートを用いてクラック12の制御方法について説明する。なお、特に断りがない限り、クラック12の制御は制御部100により行われるものとする。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a crack control method for the glass cutting machine described in FIG. Hereinafter, the control method of the
ガラス板10の切断開始時は、クラック先端位置13とは無関係に、載置板20は加速される(S111)。そして、載置板20の移動速度は、設定された下限速度以上まで高められる(S112)。このように、載置板20の移動速度に、下限速度の他、上限速度を設定して載置板20の移動速度の範囲を制限することにより、過度な載置板20の移動を防止して、安定した切断作業を行うことができる。この移動速度の範囲は、切断されるガラス板10の物性や寸法、照査されるレーザ光31の特性等が考慮され設定されている。
When starting to cut the
載置板20の移動速度が下限を超えるとセンサ40が始動され、クラック先端位置13が適正位置15にあるかがチェックされる(S113)。このとき、適正位置15の−側にあると判断された場合(S114)、載置板20の移動速度が上限以下であると(S115)、載置板20の加速処理が行われる(S116)。また、クラック先端位置13が適正位置15の+側にあると判断された場合(S114)、載置板20の移動速度が下限以上であると(S117)、載置板20の減速処理が行われる(S118)。このように、クラック先端位置13が、適正位置を超えている場合(−側にある場合)は載置板20の加速処理を行い、適正位置に達していない場合(+側にある場合)は載置板20の減速処理を行うことにより、クラック先端位置13の適正位置15への追随が図られる。
When the moving speed of the mounting
ここで、S113においてクラック先端位置13が適正位置にある場合、あるいは、S115,S116において載置板20の移動速度が限界速度である場合は、載置板20は現状の移動速度が維持される。
Here, when the
以下に、制御部100によるクラック12の制御について、図4を用いて説明する。
Below, control of the
図4は、図1で説明したガラス切断機のクラック制御方法の概要を示したグラフである。図中の上側のグラフは、載置板移動速度と時間との関係を示している。また、下側のグラフは、クラック先端位置と、上側のグラフと同期させた時間との関係を示している。グラフ中に記されたそれぞれのローマ数字は、ガラス切断機70の稼働中の、矢印で示した期間を示している。以下、各期間について、センサ40が検知したクラック先端位置13により、制御部100が指令する載置板移動速度について説明する。なお、本実施形態では、ガラス切断機70の稼働と同時にレーザ出射部30から一定量のレーザ光31が出射されるものとし、レーザ出力の制御は行わないものとする。
FIG. 4 is a graph showing an outline of the crack control method of the glass cutting machine described in FIG. The upper graph in the figure shows the relationship between the mounting plate moving speed and time. The lower graph shows the relationship between the crack tip position and the time synchronized with the upper graph. Each Roman numeral written in the graph indicates a period indicated by an arrow during operation of the
I期間は、ガラス切断機70によるガラス板10の切断開始時を示している。ガラス板10の切断開始時は、クラック先端位置13とは無関係に、載置板20は設定された下限速度(グラフ白丸部)まで加速される(グラフ中に強制駆動期間と記す)。こうすることにより、制御部100に記憶されたプログラムのデッドロック状態を防ぐことができる。
I period has shown the time of the cutting start of the
載置板移動速度が下限速度に達するまで加速されると、制御部100はセンサ40を始動する。以後、センサ40は切断終了までクラック先端位置13を測定し続ける。センサ40始動時に測定されたクラック先端位置13(グラフ白丸部)は、適正位置15の−側(図1参照)に位置しているため、載置板移動速度の加速状態が維持される。
When the mounting plate moving speed is accelerated until it reaches the lower limit speed, the
やがて、クラック先端位置13が適正位置にきたことがセンサ40により確認されると、載置板20の現状の移動速度が維持される(II期間)。
Eventually, when the
II期間において適正位置15に保たれていたクラック先端位置13が、適正位置15の+側に位置したことがセンサにより確認されると、載置板20が減速される(III期間)。この載置板移動速度の減速量は、切断されるガラス板の材料や寸法、照射されるレーザ光の特性等が考慮され、経験、実験的に定められる。このように制御部100は、クラック12の伸長が適正位置15に達しない場合、載置板20の減速を行うことで、クラック先端位置13の適正位置15への復帰を図る。
When the sensor confirms that the
III期間に行われた載置板20の減速操作により、クラック先端位置13が適正位置15をはさんで+側から−側へ移動したことがセンサ40により確認されると、制御部100は載置板20を加速させる(IV期間)。このように制御部100は、クラック12の伸長が適正位置15を超えた場合、載置板20の加速を行うことで、クラック先端位置13の適正位置15への復帰を図る。
When the
IV期間に行われた載置板20の加速操作により、クラック先端位置13が適正位置15をはさんで−側から+側へ移動したことがセンサ40により確認されると、制御部100は載置板20を減速させる(V期間)。この際、載置板20の移動速度が予め設定された下限速度に達しても、クラック先端位置13が適正位置15へ復帰しない場合は、下限速度が維持される。
When it is confirmed by the
V期間に行われた載置板20の制御操作により、クラック先端位置13が適正位置15をはさんで+側から−側へ移動したことがセンサ40により確認されると、制御部100は載置板20を加速させる(IV期間)。この際、載置板20の移動速度が予め設定された上限速度に達しても、クラック先端位置13が適正位置15へ復帰しない場合は、上限速度が維持される。
When it is confirmed by the
このように、本実施形態に係るガラス切断機及び方法を用いると、ガラス板に形成されるクラックの伸長に応じて、ガラス板の移動速度を変化させることが出来る。これにより、伸長するクラックの先端位置を、良好なクラックを形成できる最適な位置に維持することができるため、安定したガラス板の切断が可能となる。 Thus, if the glass cutting machine and method which concern on this embodiment are used, the moving speed of a glass plate can be changed according to the expansion | extension of the crack formed in a glass plate. Thereby, since the front-end | tip position of the extending crack can be maintained in the optimal position which can form a favorable crack, the stable cutting | disconnection of a glass plate is attained.
また、伸長するクラックの先端をセンサにより検知し、このセンサから得られた情報を基に載置板を駆動するモータを制御するという簡単な構成のため、クラックをより早く形成でき、切断スピードの向上を図ることができる。 In addition, the simple structure of detecting the tip of the extending crack with a sensor and controlling the motor that drives the mounting plate based on the information obtained from the sensor allows the crack to be formed faster, and the cutting speed is reduced. Improvements can be made.
10 ガラス板
11 初期クラック形成位置
12 クラック
13 クラック先端位置
15 (クラック先端)適正位置
20 載置板
25 載置板モータ
26 モータドライバ
26 ボールネジ
30 レーザ出射部
31 レーザ光
32 レーザ光照射位置
35 レーザ発振器
40 センサ
70 ガラス切断装置
100 制御部
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